DE2622001A1 - METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING FOAMED PLASTIC - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING FOAMED PLASTICInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von geschäumtem KunststoffMethod and device for producing foamed plastic
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von geschäumtem Kunststoff durch Einleiten eines Gases in einen Strom des plastifizierten Kunststoffes sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for producing foamed Plastic by introducing a gas into a stream of the plasticized plastic and a device to carry out this procedure.
Die Einsatzmöglichkeiten und Vorteile von geschäumten Kunststoffmaterialien sind seit langen Jahren in der Industrie bekannt, und es wurde eine grosse Anzahl von Versuchen unternommen, Verfahren und Vorrichtungen zum Schäumen von KunststoffThe uses and advantages of foamed plastic materials have been known in the industry for many years and a large number of attempts have been made to Methods and devices for foaming plastic
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sowie zum Spritzgiessen von geschäumten Kunststoffmaterialien zu entwickeln. Die Festigkeit, das geringe Gewicht und die Wirtschaftlichkeit derartiger Kunststoffmaterialien sind bekannt; andererseits sind die bisher vorgeschlagenen Verfahren zum Herstellen von geschäumtem Kunststoff und zum Ausformen desselben sämtlich nicht voll befriedigend. In einigen Fällen, in denen mit dem Kunststoffgranulat vor dem Plastifizieren desselben ein festes Material gemischt wird, x-zelches später Gas freisetzt, ergeben sich nämlich relativ hohe Kosten, da einerseits das gaserzeugende Material teuer ist und andererseits der Mischvorgang zusätzliche Kosten verursacht- In anderen Fällen, wo ein Gas in Form einer kontinuierlichen Strömung mit im wesentlichen konstanten Druck in einen Strom von nlastifiziertem Kunststoffmaterial eingeleitet wird, besitzen die in dem Kunststoffmaterial erzeugten Poren eine unterschiedliche Grosse, wobei insbesondere dann, wenn in dem plastifizierten Kunststoffmaterial beträchtliche Druckschwankungen auftreten, unter Umständen viel zu grosse oder überhaupt keine Gasblasen erzeugt werden.as well as for injection molding of foamed plastic materials to develop. The strength, the low weight and the economy of such plastic materials are known; on the other hand are the previously proposed methods for producing foamed plastic and for molding all of which are not entirely satisfactory. In some cases, with the plastic granulate before plasticizing the same a solid material is mixed, x-zelches later gas releases, there are relatively high costs because on the one hand the gas-generating material is expensive and on the other hand the mixing process causes additional costs- In other cases where a gas is in the form of a continuous flow at substantially constant pressure in a stream of plasticized Plastic material is introduced, the pores generated in the plastic material have a different Large, especially when in the plasticized Plastic material considerable pressure fluctuations occur, possibly much too large or no gas bubbles at all be generated.
Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von geschäumtem Kunststoff anzugeben, mit dem bzw. der ein geschäumtes Kunststoffmaterial mit gleichmässiger Porengrösse und -dichte erreichbar ist.Based on the prior art described above, the invention is based on the object of a method and to specify a device for producing foamed plastic with which a foamed plastic material can be achieved with uniform pore size and density.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, welches gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass man in schneller Folge jeweils ein vorgegebenes Volumen des unter einem vorgegebenen niedrigen DruckThis object is achieved by a method of the type described at the outset, which is characterized according to the invention is that you get a given volume of the under a given low pressure in quick succession
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stehenden Gases komprimiert und zur Bildung mindestens einer Gasblase in den Kunststoffstrom injiziert.standing gas and compressed to form at least one Gas bubble injected into the flow of plastic.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine durch zugeordnete Antriebseinrichtungen angetriebene Pumpe mit definiertem Ansaugvolumen pro Pumpenhub vorgesehen ist, deren Ansaugreite mit einer Quelle für das Gas verbunden ist und deren Druckseite über ein Rückschlagventil mit einem Kanal verbunden ist, durch den der plastifizierte Kunststoff fliesst.The device for carrying out this method is characterized in that one is associated with drive devices Driven pump is provided with a defined suction volume per pump stroke, the suction width with a source for the gas is connected and the pressure side is connected via a check valve to a channel through which the plasticized plastic flows.
Es ist ein Vorteil von Verfahren und Vorrichtung gemäss der Erfindung, dass ein geschäumtes Material erhalten wird, indem die Hohlräume eine im wesentlichen gleiche Grosse und Verteilung besitzen.It is an advantage of the method and device according to FIG Invention that a foamed material is obtained in that the cavities have a substantially equal size and distribution own.
Es ist ein weiterer Vorteil von Verfahren und Vorrichtung gemäss der Erfindung, dass auf eine Beimischung von festen oder flüssigen gasbildenden Substanzen zu dem Kunststoffmaterial verzichtet v/erden kann.It is a further advantage of the method and device according to the invention that an admixture of solid or liquid gas-forming substances to the plastic material can be dispensed with.
Ferner ist es ein Vorteil, dass mit einer grossen Anzahl von bekannten Injektionsvorrichtungen gearbeitet werden kann, an denen allenfalls einfache Abänderungen vorgenommen werden müssen. It is also an advantage that with a large number of known injection devices can be used to which at most simple changes must be made.
Es ist auch ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens, dass es nach Durchführung geringer Änderungen mit den bisher bekannten Kunststoffspritzmaschinen durchgeführt werden kann, insbesondere mit Extrudern, die mit Schnecken arbeiten.It is also an advantage of the method according to the invention that it can be carried out with the previously known plastic injection molding machines after making minor changes, in particular with extruders that work with screws.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche. In der Zeichnung zeigen:Further details and advantages of the invention are provided below explained in more detail with reference to drawings and / or are the subject of the claims for protection. In the drawing show:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;1 shows a schematic longitudinal section through a device for carrying out the according to the invention Procedure;
Fig. 2 eine vergrösserte Schnittdarstellung der Injektionseinrichtungen gemäss Fig. 1 und 2 shows an enlarged sectional illustration of the injection devices according to FIGS. 1 and
Fig. 3 einen noch weiter vergrösserten Teilschnitt durch die Injektionsdüse der Vorrichtung gemäss Fig. 1 und 2.3 shows an even further enlarged partial section the injection nozzle of the device according to FIGS. 1 and 2.
Die in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemässe Vorrichtung weist eine Plastifiziervorrichtung 1 auf, welche beim Ausführungsbeispiel aus einer Kammer 2 besteht, in der eine Schnecke 3 zu einer Drehbewegung antreibbar ist. Die Kammer 2 besitzt eine Einlassöffnung 6, über der ein Trichter 4 angeordnet ist, um der Plastifiziervorrichtung 1 in üblicher Weise ein Kunststoffgranulat zuzuführen. Für die Schnecke 3 können Antriebseinrichtungen 7 üblicher Bauart vorgesehen sein.The device according to the invention shown in FIG. 1 has a plasticizing device 1, which in the exemplary embodiment consists of a chamber 2 in which a screw 3 can be driven to rotate. The chamber 2 has an inlet opening 6, above which a funnel 4 is arranged to the plasticizing device 1 in the usual way a plastic granulate to feed. Drive devices 7 of conventional design can be provided for the screw 3.
An das auslasseitige Ende der Kammer 2 schliesst sich ein Kanal 9 an, in dem vorzugsweise ein Sicherheitsventil 11 vorgesehen ist und der über ein Rückschlagventil 12 zur Einlassöffnung eines Zylinders 14 einer Spritzvorrichtung führt. Im Innenraum 17 des Zylinders 14 ist ein Preßstempel 16 vorgesehen, der in üblicher Weise durch einen üblichen Betätigungsmechanismus 15 betätigbar ist. Der Preßstempel 16 bzw. der Schaft des-A channel closes at the outlet end of the chamber 2 9, in which a safety valve 11 is preferably provided and that via a check valve 12 to the inlet opening a cylinder 14 of a spray device leads. In the interior 17 of the cylinder 14, a ram 16 is provided, which can be actuated in the usual way by a conventional actuating mechanism 15. The ram 16 or the shaft of the
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selben ist in üblicher Weise mit Betätigungselementen 18 für Endschalter 19,21,46 und 47 versehen, deren Zweck v/eiter unten erläutert wird- Ausgehend von der Einlassöffnung 13 schliesst sich an den Kanal 9 ein Kanalstück 23 an, in dem ein Ventil 22 vorgesehen ist, hinter dem sich wieder ein Kanalstück 24 befindet, das zu einer Spritzform 26 führt. Die Betätigungsvorrichtung 15 der Spritzvorrichtung und das Ventil 22 werden mittels üblicher Einrichtungen, vorzugsweise synchron zueinander und automatisch betätigt, und zwar derart, dass das Ventil 22 beim Rückkehrhub des Preßstempels 16 (nach oben in Fig. 1) geschlossen und beim Arbeitshub des Preßstempels 16 (nach unten in Fig. 1) geöffnet ist.same is in the usual way with actuators 18 for Limit switches 19, 21, 46 and 47 are provided, the purpose of which is explained further below - starting from the inlet opening 13 closes a channel piece 23 adjoins channel 9, in which a valve 22 is provided, behind which there is again a channel piece 24, which leads to an injection mold 26. The actuation device 15 of the spray device and the valve 22 are by means of conventional devices, preferably synchronously to each other and automatically operated, in such a way that the valve 22 when Return stroke of the press ram 16 (upwards in Fig. 1) is closed and on the working stroke of the press ram 16 (downwards in Fig. 1) is open.
Beim Ausführungsbeispiel weist die Spritzform 26 einen Verteiler 27 auf, über den das Kunststoffmaterial aus dem Kanalstück 24 auf eine Anzahl von Düsen aufgeteilt wird, über die das Kunststoffmaterial der Form in üblicher Weise über mehrere Einlassöffnungen zugeführt wird. Dies ist das übliche Verfahren zur Speisung grosser Spritzformen. Wenn dagegen nur eine relativ kleine Form gefüllt werden muss, dann steht das Kanalstück 24 über eine geringere Anzahl von Öffnungen oder nur über eine einzige Einlassöffnung mit der Form in Verbindung.In the exemplary embodiment, the injection mold 26 has a distributor 27, via which the plastic material from the channel piece 24 is distributed to a number of nozzles through which the plastic material is fed to the mold in the usual way via several inlet openings. This is the usual procedure for Feeding large injection molds. If, on the other hand, only a relatively small mold needs to be filled, then the channel piece 24 is standing in communication with the mold via a smaller number of openings or only via a single inlet opening.
Gernäss der Erfindung ist nun in der Wand der Kammer 2 der Plastifiziervorrichtung 1 eine Öffnung 31 (Fig. 2) vorgesehen, in welche ein Stopfen 32 eingesetzt, insbesondere eingeschraubt ist. Der Stopfen 32 ist mit einer durchgehenden Öffnung 33 versehen, in welche eine Injektionsleitung 34 dichtend eingesetzt ist. So dicht wie möglich bei dem Stopfen 32, vorzugsweise im Inneren desselben, ist ferner ein Rückschlagventil 36According to the invention, an opening 31 (FIG. 2) is now provided in the wall of the chamber 2 of the plasticizing device 1, into which a plug 32 is inserted, in particular screwed. The plug 32 has an opening 33 therethrough provided, in which an injection line 34 is sealingly inserted. As close as possible to the plug 32, preferably inside the same, there is also a check valve 36
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vorgesehen. Das untere Ende 37 der Injektionsleitung 34 steht ein wenig in das Innere der Kammer 2 vor, wie dies nachstehend noch weiter erläutert wird. Das Rückschlagventil 36 kann von beliebiger üblicher Bauart sein, sollte sich jedoch in einem beheizten Bereich der Plastifiziervorrichtung, beispielsweise innerhalb des Stopfens 32 und damit im Bereich der Wandung der Kammer 2 befinden. Hierdurch wird erreicht, dass dann, wenn die Schnecke 3 zwischen aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen stillgesetzt wird und wenn über die Injektionsleitung 34 kein Gas in das plastifizierte Kunststoffmaterial injiziert wird, die Teile des Kunststoffmaterials, die in Richtung des Rückschlagventils 36 in die Injektionsleitung · 34 eindringen, nicht erstarren und durch den nächsten Gasimpuls wieder aus der Injektionsleitung 34 herausgedrückt werden.intended. The lower end 37 of the injection line 34 is standing a little into the interior of the chamber 2, as will be further explained below. The check valve 36 can of be of any conventional design, but should be in a heated area of the plasticizing device, for example are located within the plug 32 and thus in the area of the wall of the chamber 2. This ensures that if the screw 3 is stopped between successive work cycles and if no via the injection line 34 Gas is injected into the plasticized plastic material, the parts of the plastic material facing towards the check valve 36 penetrate into the injection line · 34, do not freeze and by the next gas pulse out of the Injection line 34 are pushed out.
Das obere Ende der Injektionsleitung 34 ist mit einem geeigneten Druckerzeuger 38, beispielsweise mit einer Kolben- oder einer Membranpumpe verbunden. In der Zeichnung ist eine Membranpumpe dargestellt. Der Druckerzeuger 38, der nachstehend der Einfachheit halber als Membranpumpe 38 bezeichnet ist, weist eine Kammer 39 auf, deren offene Seite durch eine Membran 39A geschlossen ist. Die Kammer 39 besitzt zusammen mit dem von ihr bis zu dem Rückschlagventil 36 reichenden Teilstück der Injektionsleitung 34 ein genau bekanntes Volumen. Das Volumen der Kammer 39 kann durch Betätigung der Membran 39A zumindest im wesentlichen auf Null reduziert werden. Eine übliche Quelle 42 für ein Gas ist mit der Kammer 39 über eine Versorgungsleitung 4OA verbunden, in welcher ein weiteres Rückschlagventil 40 vorgesehen ist. Weiterhin sind Antriebseinrichtungen 41 vorgesehen, welche schematisch angedeutet sind und dazu dienen,The upper end of the injection line 34 is with a suitable pressure generator 38, for example with a piston or connected to a diaphragm pump. A diaphragm pump is shown in the drawing. The pressure generator 38, hereinafter the For the sake of simplicity, is designated as a diaphragm pump 38, has a chamber 39, the open side of which is covered by a diaphragm 39A closed is. The chamber 39 has, together with the portion reaching from it to the check valve 36 Injection line 34 has a precisely known volume. The volume of the chamber 39 can by actuating the membrane 39A at least can be reduced to essentially zero. A common source 42 of a gas is connected to the chamber 39 via a supply line 4OA connected, in which a further check valve 40 is provided. Drive devices 41 are also provided provided, which are indicated schematically and serve to
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die Membran 39A in bekannter Weise mit hoher Geschwindigkeit hin- und herzubewegen, so dass bei einer Bewegung der Membran 39Λ nach rechts eine genau einstellbare Gasmenge von der Quelle 42 angesaugt wird, welche anschliessend bei einer Bewegung der Membran 39Λ nach links aus der Kammer 39 über die Leitung 34 und durch das Rückschlagventil 36 in die Kammer 2 injiziert v/ird. Das zwischen der Membranpumpe 3 8 und dem Rückschlagventil 36 liegende Teilstück 34A der Injektionsleitung wird ebenso wie das zwischen dem Rückschlagventil 36 und dem auslasseitigen Ende 37 der Injektionsleitung 34 liegende Teilstück 34B so kurz wie möglich gemacht, um bezüglich der Dosierung des zu injizierenden Gases eine möglichst hohe Genauigkeit zu erhalten. Andererseits hat es sich gezeigt, dass eine Injektionsleitung mit einer Länge von etwa 1,2 m zwischen der Membranpumpe 38 und dem Auslass 37 bei einer Membranpumpe mit einem Kammervolumen von etwa 7 dm noch zu befriedigenden Ergebnissen führt.to move the membrane 39A back and forth in a known manner at high speed, so that when the membrane 39Λ to the right an exactly adjustable amount of gas from the source 42 is sucked in, which then, when the membrane 39Λ moves to the left, out of the chamber 39 via the line 34 and injected into chamber 2 through check valve 36. That between the diaphragm pump 3 8 and the check valve 36 lying section 34A of the injection line is just like that between the check valve 36 and the outlet side End 37 of the injection line 34 lying section 34B made as short as possible in order to allow for the dosage of the injected Gases to get the highest possible accuracy. On the other hand, it has been shown that an injection line with a length of about 1.2 m between the diaphragm pump 38 and the outlet 37 in the case of a diaphragm pump with a chamber volume of about 7 dm still leads to satisfactory results.
Die Antriebseinrichtungen 41 sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie über einen weiten Geschwindigkeitsbereich einstellbar sind. Es hat sich gezeigt, dass es für die meisten Anwendungsfälle ausreichend ist, wenn durch die Antriebseinrichtungen zwischen etwa 200 und etwa 500 Hin- und Herbewegungen der Membran pro Minute herbeiführbar sind. Auch ein engerer Einstellbereich dürfte in vielen Fällen noch ausreichen. Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbeispiel arbeitete die Membranpumpe erfolgreich mit 350 Arbeitstakten pro Minute.The drive devices 41 are preferably designed in such a way that they can be adjusted over a wide speed range are. It has been shown that it is sufficient for most applications if the drive devices between about 200 and about 500 reciprocations of the membrane can be brought about per minute. A narrower setting range should also be sufficient in many cases. Practically for one In the tried and tested embodiment, the diaphragm pump worked successfully with 350 work cycles per minute.
Die Membranpumpe sollte in der Lage sein, einen Druck aufzubauen, der den höchsten Druck, mit dem im Inneren der Kammer 2 der Plastifiziervorrichtung 1 zu rechnen ist, beträchtlich über-The diaphragm pump should be able to build up a pressure that corresponds to the highest pressure inside the chamber 2 the plasticizing device 1 is to be expected, considerably over-
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steigt, so dass gewährleistet ist, dass das Gas vom auslassseitigen Ende 37 der Injektionsleitung 34 sicher und mit hoher Geschwindigkeit in das Kunststoffmaterial im Inneren der Kammer 2 injiziert wird. Bei der Verarbeitung von hochschlagfestern Polystyrol schwankte der Druck des Kunststoffmaterials in derincreases, so that it is guaranteed that the gas from the outlet side End 37 of the injection line 34 securely and at high speed into the plastic material inside the chamber 2 is injected. When processing high-impact polystyrene, the pressure of the plastic material fluctuated in the
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Kammer 2 zwischen etwa 197 kg/cm und etwa 225 kg/cm/ und es wurde erfolgreich mit einer Pumpe gearbeitet, die für einen Maximaldruck von etwa 404 kg/cm ausgelegt war.Chamber 2 between about 197 kg / cm and about 225 kg / cm / and it was successfully worked with a pump which was designed for a maximum pressure of about 404 kg / cm.
Das Ende 37 der Injektionsleitung 34 kann mit verschiedenartigen Austrittsöffnungen bzw. -düsen versehen sein. Bei einer erfolgreic?! erprobten Ausführungsform, welche in Fig. 3 gezeigt ist, endete die Mittelbohrung 43 der Injektionsleitung 34 in vier radialen Kanälen 44. Die vier Kanäle 44 waren um jeweils 90 gegeneinander versetzt. Es kann aber auch eine andere Anzahl von Auslassöffnungen vorgesehen sein, wobei der Winkelabstand der einzelnen Auslassöffnungen in Umfangsrichtung nicht unbedingt gleich sein muss.The end 37 of the injection line 34 can be provided with various types of outlet openings or nozzles. At a successful ?! tried and tested embodiment, which is shown in FIG is, the central bore 43 of the injection line 34 ended in four radial channels 44. The four channels 44 were around 90 offset against each other. However, a different number of outlet openings can also be provided, the The angular spacing of the individual outlet openings in the circumferential direction does not necessarily have to be the same.
Sowohl die Antriebsvorrichtung 7 für die Schnecke 3, als auch die Antriebseinrichtungen 31 für die Pumpe können über übliche Einrichtungen betätigt werden, welche die Endschalter 19 und 21 sowie die Endschalter 46 und 47 umfassen. Wenn sich beispielsweise der Preßstempel 16 nach oben bewegt, weil Kunststoff material in den Innenraum 17 des Zylinders 14 einströmt, dann kann er die Endschalter 19 und 21 betätigen und damit die Antriebseinrichtungen 7 und 41 für die Schnecke 3 bzw. die Pumpe 41 stillsetzen. Wenn sich der Preßstempel 16 dagegen nach unten bewegt, um das Kunststoffmaterial aus dem Innenraum 17 des Zylinders 14 herauszupressen, dann werden die Endschalter 46 und 47 betätigt, wodurch die Antriebseinrichtungen 7 undBoth the drive device 7 for the screw 3, as well the drive devices 31 for the pump can be operated via conventional devices, which the limit switches 19 and 21 and the limit switches 46 and 47 include. For example, if the ram 16 moves up because of plastic material flows into the interior 17 of the cylinder 14, then he can actuate the limit switches 19 and 21 and thus the drive devices 7 and 41 for the screw 3 and the Shut down pump 41. If, however, the ram 16 moves downward to remove the plastic material from the interior 17 of the cylinder 14 to press out, then the limit switches 46 and 47 are actuated, whereby the drive devices 7 and
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41 wieder eingeschaltet, werden. Die Endschalter 19 und 46 können das Stillsetzen und Anlaufen der Antriebsvorrichtung 7 für die Schraube 3 beispielsweise über eine übliche Relaisanordnung 19A steuern, deren Anschlüsse durch gestrichelte Linien angedeutet sind. In entsprechender Weise können die Endschalter und 4 7 das Stillsetzen und Anlaufen der Antriebseinrichtungen 41 für die Pumpe über eine übliche Relaisschaltung 21A steuern. Es kann eine beliebige Relaisschaltung 21A beliebiger Bauart verwendet werden. Die Endschalter 21 und 47 können beispielsweise mittels Federn normalerweise im geöffneten Zustand gehalten und durch Berührung mit dem Betätigungselement 18 geschlossen werden, wodurch dann entsprechende Relais betätigt werden können, um die Verbindung zwischen den Antriebseinrichtungen 41 für die Pumpe und der Speisespannung zu öffnen bzw. zu schliessen. Die Relaisschaltung 19A kann in ähnlicher Weise ausgebildet sein.41 switched on again. The limit switches 19 and 46 can stopping and starting the drive device 7 for the screw 3, for example via a conventional relay arrangement 19A, the connections of which are indicated by dashed lines. The limit switches and 4 7 control the stopping and starting of the drive devices 41 for the pump via a conventional relay circuit 21A. Any type of relay circuit 21A can be used. The limit switches 21 and 47 can, for example normally held in the open state by means of springs and closed by contact with the actuating element 18 are, whereby then corresponding relays can be operated to the connection between the drive devices 41 to open or close for the pump and the supply voltage. The relay circuit 19A can similarly be trained.
Da das Anfahren und Stillsetzen bei der Schnecke 3 im allgemeinen etwas, längert dauert als bei den Antriebseinrichtungen für die Pumpe, ist es günstig, die Endschalter für das Ein- und Ausschalten des Schneckenantriebs 7 jeweils kurz vor den Endschaltern für das Ein- und Ausschalten des Pumpenantriebs 41 zu betätigen. Im übrigen kann man die Schaltzeitpunkte für das Starten und Stoppen der einzelnen Antriebseinrichtungen jeweils entsprechend den Betriebsbedingungen der Vorrichtung geeignet wählen.Since the starting and stopping of the screw 3 generally takes a little longer than the drive devices for the pump, it is advantageous to set the limit switches for switching the worm drive 7 on and off just before the limit switches for switching the pump drive 41 on and off. In addition, the switching times for the starting and stopping of the individual drive devices in each case according to the operating conditions of the device choose suitable.
Die Betätigungsvorrichtung 15 für den Preßstempel 16 kann beispielsweise ein einfach wirkender Hydraulikzylinder (nicht dargestellt) sein, mit dessen Hilfe der Preßstempel 16 nachThe actuating device 15 for the ram 16 can, for example be a single-acting hydraulic cylinder (not shown), with the help of which the ram 16 after
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unten gedrückt werden kann, um dann unter dem Druck des in den Innenraum 17 eindringenden Kunststoffmaterials wieder in seine Ausgangsstellung zurückzukehren. Das Ventil 22 kann ein übliches Ein-Aus-Magnetventil sein. Die Hydraulikflüssigkeit zum Zylinder der Betätigungsvorrichtung 15 kann ebenfalls mittels geeigneter Magnetventileinrichtungen (nicht dargestellt) gesteuert werden. Diese Magnetventileinrichtungen und das Ventil 22 können, wenn dies erwünscht ist, mittels einer üblichen Relaisschaltung 15A über Endschalter gesteuert werden, die auf die Bewegungen des Preßstempels 16 ansprechen. Die Relaisschaltung 15A kann beispielsweise über zusätzliche Kontakte der Endschalter 19 und 46 betätigt werden. Die Relaisschaltung 15A kann ähnlich wie die Relaisschaltung 19A ausgebildet sein und bei Betätigung des Endschalters 19 einen Arbeitshub des Preßstempels 16 und ein Öffnen des Ventils 22 sowie bei Betätigung des Endschalters 46 eine Rückführung des Preßstempels 16 und ein Schliessen des Ventils 22 veranlassen. Anstelle der vorstehend besprochenen automatischen Steuereinrichtungen oder zusätzlich zu diesen können für die Einrichtungen 7,41,15 und 22 übliche von Hand betätigbare Steuereinrichtungen vorgesehen werden, insbesondere zur Einleitung und zur Beendigung der Arbeitszyklen der Vorrichtung. Andererseits befasst sich jedoch die vorliegende Erfindung nicht speziell mit den automatischen Steuereinrichtungen für den Pumpenantrieb 41, den Schneckenantrieb 7, die Betätigungsvorrichtung 15 und das Ventil 22; es können vielmehr beliebige übliche Steuereinrichtungen verwendet werden, welche für das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung geeignet sind.can be pressed down to then under the pressure of in the Interior 17 penetrating plastic material to return to its original position. The valve 22 can be a conventional one Be on-off solenoid valve. The hydraulic fluid to the The cylinder of the actuating device 15 can also be controlled by means of suitable solenoid valve devices (not shown) will. These solenoid valve devices and the valve 22 can, if desired, by means of a conventional Relay circuit 15A can be controlled via limit switches which respond to the movements of the ram 16. The relay circuit 15A, for example, the limit switches 19 and 46 can be actuated via additional contacts. The relay circuit 15A can be configured similarly to the relay circuit 19A and upon actuation of the limit switch 19, a working stroke of the press ram 16 and opening of the valve 22, as well as upon actuation of the limit switch 46 a return of the ram 16 and cause valve 22 to close. Instead of the automatic controls discussed above or in addition to these, conventional manually operable control devices can be provided for the devices 7, 41, 15 and 22 in particular to initiate and terminate the working cycles of the device. On the other hand, however, deals the present invention does not specifically relate to the automatic control devices for the pump drive 41, the worm drive 7, actuator 15 and valve 22; Rather, any conventional control devices can be used which are suitable for the method and the device according to the invention.
Es versteht sich, dass die Schnecke 3 im Bereich des Endes 37It goes without saying that the screw 3 in the area of the end 37
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der Injektionsleitung 3.4 mit einer entsprechenden Aussparung versehen ist, so dass sie sich frei drehen kann, obwohl das Ende 37 in die Kammer 2 vorsteht.the injection line 3.4 is provided with a corresponding recess so that it can rotate freely, although the End 37 protrudes into the chamber 2.
Im Betrieb wird in den Trichter 4 ein Kunststoffgranulat der gewünschten Art eingefüllt und gelangt von dort in die Kammer 2 der Plastifiziervorrichtung 1. Das Granulat wird in irgendeiner üblichen Weise erwärmt und in einen fliessfähigen Zustand gebracht und gelangt, wenn man die Wirkung der Injektionsvorrichtung 8 zunächst ausser acht lässt, über den Kanal 9, das Sicherheitsventil 11 und das Rückschlagventil 12 zur Einlassöffnung 13 des Zylinders 14. Wenn das Ventil 22 durch eine geeignete automatische Steuerung (beispielsweise die Relaisschaltung 15A) geschlossen ist, dringt das Kunststoffmaterial unter dem durch die Schnecke 3 erzeugten Druck in den Innenraum 17 des Zylinder 14 ein und drückt den Preßstempel 16 nach oben, bis beide Endschalter 19 und 21 betätigt werden. Hierdurch wird die Schnecke 3 stillgesetzt. Ausserdem wird das Ventil 22 geöffnet, und es wird die Betätigungsvorrichtung 15 angesteuert, durch welche nunmehr der Preßstempel 16 auf irgendeine bekannte Art nach unten getrieben wird, wobei er das Kunststoffmaterial aus dem Innenraum 17 des Zylinders 14 heraus und über das Ventil 22 in die Spritzform 26 drückt.In operation, a plastic granulate is in the funnel 4 Filled in the desired type and from there into the chamber 2 of the plasticizing device 1. The granulate is in any Usually heated and brought into a flowable state and arrives when you use the action of the injection device 8 initially disregards, via the channel 9, the safety valve 11 and the check valve 12 to the inlet opening 13 of the cylinder 14. When the valve 22 is controlled by a suitable automatic control (e.g. the relay circuit 15A) is closed, the plastic material penetrates into the interior space under the pressure generated by the screw 3 17 of the cylinder 14 and pushes the ram 16 upwards, until both limit switches 19 and 21 are actuated. As a result, the screw 3 is stopped. In addition, the valve 22 is opened, and the actuating device 15 is activated, by which now the ram 16 is driven down in some known manner, thereby removing the plastic material out of the interior 17 of the cylinder 14 and through the valve 22 presses into the injection mold 26.
Am Ende dieses Arbeitshubes betätigt der Preßstempel die Endschalter 46 und 47, wodurch der Schneckenantrieb 7 und der Pumpenantrieb 41 eingeschaltet werden und das Ventil 22 geschlossen wird, woraufhin ein neuer Arbeitszyklus beginnt.At the end of this working stroke, the ram actuates the limit switches 46 and 47, whereby the worm drive 7 and the pump drive 41 are switched on and the valve 22 is closed whereupon a new work cycle begins.
Betrachtet man nunmehr die Injektionsvorrichtung 8 näher, dannIf one now looks at the injection device 8 in more detail, then
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erkennt man, dass das Kunststoffmaterial sich zu dem Zeitpunkt, zu welchem es das Ende 37 der Injektionsleitung 34 erreicht, in einem fliessfähigen Zustand befindet, wobei alle Spuren der körnigen Struktur des Ausgangsmaterials beseitigt sind. Wenn das Kunststoffmaterial am Ende 37 der Injektionsleitung 34 vorbeiströnit, dann werden durch die mit hoher Frequenz arbeitende Membranpumpe 38 einzelne Gasmengen unter Druck aus jeder der öffnungen an den Enden der Kanäle 44 ausgestossen und gelangen dabei in den Kunststoffstrom. Da der Gasausstoss durch getrennte Arbeitshübe der Membran 39A der Membranpumpe 38 bewirkt wird, sind die einzelnen Gasmengen voneinander getrennt und bilden in dem Kunststoffmaterial einzelne Gasblasen, welche von dem Kunststoffstrom vom Ende 37 der Injektionsleitung 34 wegbewegt werden. Wenn die Plastifiziervorrichtung mit einer Schnecke (oder mit mehreren Schnecken) arbeitet, bewegt sich das Kunststoffmaterial sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung, so dass die Gasblasen, obwohl sie alle an einer Stelle eingeleitet werden, in dem Kunststoffmaterial gut verteilt sind, wenn dieses die Einlasseite des Kanals 9 erreicht. Wenn das Kunststoffmaterial dann den Kanal 9 passiert und über das Rückschlagventil 12 sowie durch die Einlassöffnung 13 hindurch in den Innenraum 17 des Zylinders 14 gelangt und anschliessend von dort durch die Kanalstücke 23 und 24 sowie über das Ventil 22 die verschiedenen Kanäle des Verteilers 2 7 erreicht, der mit der Spritzform 26 verbunden ist, dann wird es auf diesem Weg erneut wiederholt und intensiv durchmischt, wobei eine äusserst gleichförmige Verteilung der Gasblasen erreicht wird.it can be seen that the plastic material is in a flowable state at the point in time at which it reaches the end 37 of the injection line 34, with all traces of the granular structure of the starting material being removed. When the plastic material flows past the end 37 of the injection line 34, the diaphragm pump 38, which operates at high frequency, expels individual amounts of gas under pressure from each of the openings at the ends of the channels 44 and thereby enters the plastic flow. Since the gas ejection is effected by separate working strokes of the diaphragm 39A of the diaphragm pump 38, the individual amounts of gas are separated from one another and form individual gas bubbles in the plastic material, which are moved away from the end 37 of the injection line 34 by the plastic flow. If the plasticizing device works with a screw (or with several screws), the plastic material moves both in the axial direction and in the circumferential direction, so that the gas bubbles, although they are all introduced at one point, are well distributed in the plastic material when this reaches the inlet side of the channel 9. When the plastic material then passes through the channel 9 and reaches the interior 17 of the cylinder 14 via the check valve 12 and the inlet opening 13 and then from there through the channel pieces 23 and 24 and the valve 22 to the various channels of the manifold 27 , which is connected to the injection mold 26, then it is repeated again and intensively mixed in this way, with an extremely uniform distribution of the gas bubbles being achieved.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass bei einem Kunststoffmaterial gegebener Viskosität ein ziemlich beträchtlicher, aber konstan-It should also be noted that in the case of a plastic material given viscosity a fairly considerable, but constant
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ter Differenzdruck zwischen dem Gas und dem Kunststoffmaterial
erforderlich ist, um das Gas in das Kunststoffmaterial einzuleiten.
Ausserdem ist es bekannt, dass beim normalen Betrieb eines Schneckenextruders, der Druck in dem Kunststoffmaterial
an jedem gegebenem Punkt, beispielsweise am Ende 37 der Injektionsleitung 34, messbar, und zwar häufig bis zu 25%, schwankt,
während das Kunststoffmaterial durch den Extruder vorrückt.
Wenn folglich das Gas am Ende 37 der Injektionsleitung 34 mit einem konstanten und kontinuierlichen Druck zugeführt würde,
dann würde die in jedem Augenblick in das Kunststoffmaterial
injizierte Gasmenge umgekehrt proportional zu den Druckänderungen des Kunststoffmaterials an dem betreffenden Punkt und
in dem gegebenen Moment schwanken. Bei Anwendung des erfindungsgemässen
Verfahrens bzw. 'bei der hier betrachteten Vorrichtung steigt jedoch das Gasdruck im Verlaufe jedes Arbeitszyklus der
Membranpumpe 38, ausgehend von einem relativ niedrigen Wert, beispielsweise einem Bruchteil des Atmosphärendrucks, wie er
sich in der Kammer 39 am Ende eines Saughubes der Mebran 39A ergibt, auf einen wesentlich höheren Wert an, beispielsweiseThe differential pressure between the gas and the plastic material is required to introduce the gas into the plastic material. It is also known that during normal operation of a screw extruder, the pressure in the plastic material at any given point, for example at the end 37 of the injection line 34, fluctuates measurably, often up to 25%, as the plastic material advances through the extruder.
Thus, if the gas at the end 37 of the injection line 34 were supplied at a constant and continuous pressure, then the amount of gas injected into the plastic material at any moment would vary inversely proportional to the pressure changes of the plastic material at the point and at the given moment. When using the inventive method or 'in the device considered here, however, the gas pressure rises in the course of each working cycle of the diaphragm pump 38, starting from a relatively low value, for example a fraction of the atmospheric pressure, as it is in the chamber 39 at the end of a suction stroke Mebran 39A gives a much higher value, for example
2
auf einen Wert von etwa 387 kg/cm . Dieser Druck ist aber stets wesentlich grosser als der maximale Druck,der sich zu irgendeinem
Zeitpunkt in dem Kunststoffmaterial, angrenzend an das
Ende 37 der Injektionsleitung 34, ergibt. Dieser Druck liegt2
to a value of about 387 kg / cm. However, this pressure is always significantly greater than the maximum pressure which occurs at any point in time in the plastic material adjacent to the end 37 of the injection line 34. That pressure lies
2 üblicherweise in der Grössenordnung von etwa 141 bis 176 kg/cm
Während eines Arbeitshubes der Membran 39A steigt also der
Druck des Gases in der Kammer 39 und in der Injektionsleitung 34 schnell auf einen Wert an, der wesentlich über dem Druck
in dem Kunststoffmaterial liegt. Wenn man nun beispielsweise annimmt, dass eine Druckdifferenz von etwa 3,52 kg/cm zwischen
dem Gas und dem Kunststoffmaterial erforderlich ist, um eine2 usually in the order of magnitude of about 141 to 176 kg / cm
Pressure of the gas in the chamber 39 and in the injection line 34 quickly to a value which is substantially above the pressure
lies in the plastic material. Assuming now, for example, that a pressure difference of about 3.52 kg / cm between the gas and the plastic material is required to achieve a
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Gasblase in das Kunststoffmaterial zu injizieren, dann wird diese Druckdifferenz unabhängig von dem Druck des Kunststoffmaterials im jeweiligen Augenblick sehr schnell erreicht, und das Gas wird sobald dieser Differenzdruck erreicht ist, in das Kunststoffmaterial injiziert, wobei sich eine Gasblase bildet. Es versteht sich natürlich, dass dieser Differenzdruck kein genauer Druckwert, sondern eher ein relativ schmaler Druckbereich ist. Für die vorliegende Betrachtung soll jedoch der Einfachheit halber davon ausgegangen werden, dass die Injektion des Gases bei einem bestimmten Differenzdruck erfolgt. Obwohl der Druck, unter welchem das Kunststoffmaterial im Bereich des Endes 37 der Injektionsleitung 34 von einem Zeitpunkt zum anderen beträchtlich schwankt, steigt also der Gasdruck jederzeit auf einen ausreichend hohen Wert, so dass Gasblasen in einer zumindest im wesentlichen gleichen Grosse und Anzahl injiziert werden. Die Gasinjektion folgt also den Druckänderungen in dem Kunststoffmaterial sehr wirksam, so dass die gewünschte Gleichmässigkeit der Gasblasengrösse und -häufigkeit ständig erreicht wird.Then inject gas bubble into the plastic material this pressure difference is independent of the pressure of the plastic material reached very quickly at the moment, and as soon as this differential pressure is reached, the gas is in the Plastic material is injected, forming a gas bubble. It goes without saying, of course, that this differential pressure is no exact pressure value, but rather a relatively narrow pressure range. For the present consideration, however, the For the sake of simplicity, it is assumed that the gas is injected at a certain differential pressure. Even though the pressure under which the plastic material in the region of the end 37 of the injection line 34 from a point in time to other fluctuates considerably, so the gas pressure always rises to a sufficiently high value so that gas bubbles in of at least substantially the same size and number are injected. The gas injection thus follows the pressure changes in the plastic material very effective, so that the desired Uniformity of the gas bubble size and frequency is constantly achieved.
Es versteht sich, dass ausser der sehr wirksamen als Ausführungsbeispiel betrachteten Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens auch andere Einrichtungen verwendet v/erden können. Beispielsweise kann die Membranpumpe 38 durch eine Kolbenpumpe oder irgendeine andere Pumpe ersetzt werden, die in der Lage ist, einzelne Gasimpulse mit einem Druck zu erzeugen, welcher bei jedem einzelnen Impuls ausgehend von einem Druckwert, der niedriger ist als jeder in dem Kunststoffmaterial zu erwartende Druck, auf einen Druckwert ansteigt, der wesentlich höher ist, als der zu erwartende Maximalwert des Druckes in dem Kunststoff-It goes without saying that in addition to the very effective device considered as an exemplary embodiment for carrying out the method other facilities can also be used. For example, the diaphragm pump 38 can be a piston pump or any other pump capable of generating individual gas pulses at a pressure which with each individual pulse based on a pressure value that is lower than that to be expected in the plastic material Pressure, increases to a pressure value that is significantly higher than the expected maximum value of the pressure in the plastic
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material.material.
Ferner besteht die Möglichkeit, andere Typen von Plastifiziervorrichtungen zu verwenden, beispielsweise solche Vorrichtungen, bei denen das Kunststoffmaterial mit Hilfe eines Stempels durch eine Verengung gepresst wird, hinter der dann das Gas injiziert wird. Derartige Plastifiziervorrichtungen sind jedoch weniger gut steuerbar, so dass sie in Verbindung mit der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens nicht als besonders vorteilhaft erscheinen.It is also possible to use other types of plasticizing devices to use, for example, those devices in which the plastic material with the help of a stamp is pressed through a constriction, behind which the gas is then injected. Such plasticizing devices are, however less easily controllable, so that they are not considered special in connection with the implementation of the method according to the invention appear advantageous.
Obwohl es wünschenswert ist, dass das Fassungsvermögen der Pumpe beim Entladedruck grosser als das Fassungsvermögen der Injektionsleitung 34 bei diesem Druck ist, arbeitet das System selbst dann, wenn das Fassungsvermögen der Injektionsleitung 34 grosser ist. In diesem Fall wird der Druck bei einem Arbeitshub der Pumpe in der Injektionsleitung ausreichend angehoben, UBi ein Entweichen des Gases aus der Injektionsleitung herbeizuführen und damit die Injektion von ein oder mehr Gasblasen in das Kunststoffmaterial, woraufhin dann die Gasinjektion wieder bis zum nächsten Arbeitshub der Pumpe unterbrochen wird. Die Gesamtlänge der Injektionsleitung sollte jedoch nicht so gross sein, dass ein pulsierender Druck an ihrem ausgangsseitigen Ende verhindert wird. Grundsätzlich ist es umso besser, je kürzer das Injektionsrohr ist. Bei einem einzigen Arbeitshub der Pumpe sollte nicht mehr Gas injiziert werden, als erforderlich ist, um einige wenige Gasblasen zu bilden, und zwar vorzugsweise nur eine einzige Gasblase und selten,wenn überhaupt, mehr als zehn. Wenn eine Gasmenge ausgestossen wird, welche grosser ist als sie für eine Gasblase erforderlich ist,Although it is desirable that the capacity of the pump at discharge pressure be greater than the capacity of the Injection line 34 is at this pressure, the system works even if the capacity of the injection line 34 is larger. In this case, the pressure in the injection line is increased sufficiently during one working stroke of the pump, UBi to cause the gas to escape from the injection line and with it the injection of one or more gas bubbles into the plastic material, whereupon the gas injection is interrupted again until the next working stroke of the pump. However, the total length of the injection line should not be so be large that a pulsating pressure is prevented at its outlet end. Basically, it's all the better the shorter the injection tube. A single stroke of the pump should not inject more gas than necessary is to form a few gas bubbles, preferably only a single gas bubble and rarely, if ever, more than ten. If an amount of gas is expelled which is greater than is required for a gas bubble,
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dann wird die entstehende grosse Gasblase bei der anschliessenden Bearbeitung des Kunststofmaterials, wenn dieses durch die verschiedenen öffnungen verringerten Querschnitts stromabwärts von der Injektionsleitung 34 getrieben wird, in kleine Gasblasen aufgeteilt. Dies ist jedoch, wenn überhaupt, nur in beschränktem Umfang zulässig, wenn man eine gleichmässige Schaumbildung anstrebt, v/eshalb die pro Arbeitshub von der Pumpe ausgestossene Gasmenge so klein gehalten werden sollte, wie dies oben dargelegt wurde.then the resulting large gas bubble in the subsequent Processing of the plastic material, if this is due to the different openings of reduced cross-section is driven downstream of the injection line 34, into small gas bubbles divided up. However, this is only permissible to a limited extent, if at all, if one has an even Tends to foam, for the per working stroke of the The amount of gas expelled from the pump should be kept as small as has been set out above.
In allen Fällen sollte ferner das Fassungsvermögen des zwischen dem Rückschlagventil 36 und deir. Ende 37 der Injektionsleitung 34 liegenden Teilstücks'34B kleiner sein als das Gasvolumen, welches bei dem für die Injektion des Gases in das Kunststoffmaterial erforderlichen Druck bei eimern Arbeitshub der Pumpe ausgestossen wird. Andernfalls füllt nämlich das Kunststoffmaterial, welches zwischen den einzelnen Arbeitshüben der Pumpe in das Teilstück 34B der Injektionsleitung 34 eindringt, dieses Teilstück (abzüglich des komprimierten Volumens von noch darin befindlichem Gas) und wird beim nächsten Arbeitshub der Pumpe nicht wieder ausgestossen. Theoretisch sollte man meinen, dass das Gas in dem Teilstück 34B der Injektionsleitung 34 mit einem Druck eingeschlossen würde, der im wesentlichen gleich dem Druck beim Injektionsvorgang ist. Dies würde verhindern, dass das Kunststoffmaterial merklich in dieses Teilstück eindringt. In der Praxis ist jedoch das Gasvolumen in der gesamten Injektionsleitung 34 so klein, dass zu dem Zeitpunkt, zu welchem das Rückschlagventil 36 schliesst, ein grosser Teil des Gases bereits aus dem Teilstück 34B der Injektionsleitung 34 entwichen ist, so dass die restliche Gasmenge in diesem TeilstückIn all cases, the capacity of the between the check valve 36 and deir. End 37 of the injection line 34 lying section'34B must be smaller than the gas volume, which in the case of the injection of the gas into the plastic material required pressure is expelled with buckets of the pump's working stroke. Otherwise, the plastic material fills which penetrates into the section 34B of the injection line 34 between the individual working strokes of the pump, this Section (minus the compressed volume of gas still in it) and is used on the next working stroke of the pump not expelled again. Theoretically one should think that the gas in the section 34B of the injection line 34 with a Pressure would be included which is substantially equal to the pressure during the injection process. This would prevent that the plastic material noticeably penetrates into this section. In practice, however, the volume of gas in the entire injection line 34 is so small that at the time at which the check valve 36 closes, a large part of the gas has already escaped from the section 34B of the injection line 34 is so that the remaining amount of gas in this section
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sehr klein ist. Andererseits soll das Volumen in der Injektionsleitung 34 aus den oben dargelegten Gründen möglichst klein gehalten werden. Folglich dringt das Kunststoffmaterial zwischen zwei Arbeitshüben der Pumpe und in noch stärkerem Masse bei stillstehendem Extruder und stillstehender Pumpe beim Füllen der Spritzform 26 bis zu dem Rückschlagventil oder in unmittelbare Nähe desselben vor und muss dann beim nächsten Arbeitshub der Pumpe zunächst wieder herausgepresst v/erden, ehe eine Gasblase in das Kunststoffmaterial in der Kammer 2 injiziert werden kann. Im Hinblick auf diese Zusammenhänge sollte das Fassungsvermögen der einzelnen.Teile in der beschriebenen Weise gewählt werden.is very small. On the other hand, the volume in the injection line 34 should be as small as possible for the reasons set out above being held. As a result, the plastic material penetrates between two working strokes of the pump and even more Mass when the extruder and the pump are at a standstill when filling the injection mold 26 up to the check valve or in the immediate vicinity of the same and then must first be pressed out again on the next working stroke of the pump Ground before a gas bubble can be injected into the plastic material in chamber 2. With regard to these connections the capacity of the individual parts should be selected in the manner described.
Es ist vorteilhaft, in dem Teilstück 34A der Injektionsleitung 34 ein Ablassventil 48 vorzusehen, um den Druck in diesem Teilstück während .der Injektionsphase eines Arbeitszyklus abzusenken und damit zu verhindern, dass zu diesem Zeitpunkt in dem Kunststoffmaterial eine übergrosse Gasblase erzeugt wird. Bei Verwendung des Ablassventils 48 kann es ferner vorteilhaft sein, dieses über den Endschalter 21 zu öffnen, wenn im gleichen Augenblick der Pumpenantrieb 41 stillgesetzt wird und über den Endschalter 47 zu schliessen, v/enn gleichzeitig der Pumpenantrieb 41 eingeschaltet wird. Weiterhin wird es normalerweise vorteilhaft sein, wenn der Druck in dem Teilstück 34A der Injektionsleitung nur bis auf einen Wert reduziert wird, der unterhalb des Druckwertes liegt, bei dem eine Gasblase erzeugt wird. Es erfolgt also nicht notwendigerweise eine Absenkung des Druckes bis auf Atmosphärendruck.It is advantageous to provide a discharge valve 48 in the section 34A of the injection line 34 in order to reduce the pressure in this section during .the injection phase of a work cycle and thus prevent that at this point in time an oversized gas bubble is generated in the plastic material. It can also be advantageous when using the drain valve 48 be to open this via the limit switch 21 if the pump drive 41 is stopped at the same moment and To be closed via the limit switch 47 if the pump drive 41 is switched on at the same time. Furthermore, it normally will be advantageous if the pressure in section 34A of the injection line is only reduced to a value which is below the pressure value at which a gas bubble is generated. So there is not necessarily a decrease the pressure down to atmospheric pressure.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, dass bei demFrom the above description it is clear that in the
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erfindungsgemässen Verfahren zunächst eine Menge eines Kunststoffmaterials plastifiziert wird, wobei die Plastifizierung insbesondere unter einem pulsierenden Druck erfolgt. In den Strom des fliessfähigen plastifizierten Materials wird dann eine Reihe von einzelnen Gasblasen von im wesentlichen gleichförmiger Quantität eingeleitet. Die Quantität bzw. die Menge des Gases in den Gasblasen und die Frequenz, mit der die Gasblasen eingeleitet v/erden, werden so gewählt, dass ein Schaum bzw. ein geschäumtes Kunststoffmaterial besteht, dessen Zellen oder Poren die gewünschte Grosse und Häufigkeit bzw. Dichte besitzen. Nach dem Einleiten der Gasblasen wird ferner für eine weitere Durchmischung des plastifizierten Materials gesorgt, um eine sorgfältige Verteilung der Gasblasen in der gesamten. Masse des PCunststoff materials zu erreichen.According to the method according to the invention, first a quantity of a plastic material is plasticized, the plasticization taking place in particular under a pulsating pressure. In the Flow of the flowable plasticized material is then introduced a series of individual gas bubbles of substantially uniform quantity. The quantity or the amount of the gas in the gas bubbles and the frequency with which the gas bubbles initiated v / ground, are selected so that a foam or a foamed plastic material is made, the cells or pores have the desired size and frequency or density. After the introduction of the gas bubbles is also for a Further mixing of the plasticized material ensured a careful distribution of the gas bubbles throughout. To achieve the mass of the PCoplastic material.
Die vorstehende Beschreibung zeigt ferner, dass bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zunächst einmal Einrichtungen zum Plastifizieren des Kunststoffmaterials und zum Herbeiführen einer Strömung desselben durch eine begrenzte Zone vorgesehen sind. Diese Einrichtungen können beispielsweise eine Schneckenpresse oder ein Extruder mit einem Stempel sein, der das Kunststoffmaterial durch eine Verengung drückt. Ferner ist eine Pumpe vorgesehen, die mit einer hohen Geschwindigkeit arbeitet, beispielsweise mit 300 bis 500 Arbeitshüben pro Minute^, und die im wesentlichen gleichmässige Mengen eines ausgewählten Gases in das fliessende Kunststoffmaterial injiziert, und zwar bei einem Druck, der bei jedem Arbeitshub im wesentlichen von Null ausgehend auf einen Pegel ansteigt, der ausreichend hoch über dem Druck in dem Kunststoffmaterial liegt, um sicherzustellen, dass das Gas in das Kunst-The above description also shows that in a device in order to carry out the method according to the invention, first of all devices for plasticizing the plastic material and for inducing flow thereof through a confined zone. These facilities can for example a screw press or an extruder with a punch that constricts the plastic material presses. A pump is also provided which operates at a high speed, for example 300 to 500 Strokes per minute ^, and the essentially steady one Quantities of a selected gas are injected into the flowing plastic material at a pressure equal to each Working stroke increases essentially from zero to a level which is sufficiently high above the pressure in the plastic material to ensure that the gas in the art
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Stoffmaterial injiziert wird, und zwar unabhängig vom Momentanwert des Druckes in dem Kunststoffmaterial. Indem man die Geschwindigkeit des Stromes des Kunststoffmaterials in geeigneter Weise auf die Geschwindigkeit der Pumpe und die bei jedem Arbeitshub der Pumpe injizierte Gasmenge abstimmt, kann die Grosse und die Häufigkeit bzw. Dichte der Gasblasen in dem Kunststoffmaterial ausgewählt und gesteuert werden. Ein anschliessendes Durchmischen des Kunststoffmaterials kann in jeder beliebigen Weise ausgeführt werden, beispielsweise durch weiteres Mischen in einer Schneckenanordnung oder dadurch, dass man das Kunststoffmaterial mit den Gasblasen durch eine oder mehrere kleine öffnungen treibt oder auch dadurch, dass man den Druck im dem Kunststoffmaterial etwas verringert, indem man es in den Zylinder einer Spritzvorrichtung und/oder in eine Spritzform eintreten lässt.Substance material is injected, regardless of the instantaneous value of the pressure in the plastic material. By getting the speed of the flow of the plastic material appropriately to the speed of the pump and that of each Working stroke of the pump adjusts the amount of gas injected, the size and the frequency or density of the gas bubbles in the Plastic material can be selected and controlled. A subsequent Mixing of the plastic material can be carried out in any desired manner, for example by further mixing in a screw arrangement or by the fact that the plastic material with the gas bubbles through one or drives several small openings or by slightly reducing the pressure in the plastic material by it is allowed to enter the cylinder of a spray device and / or an injection mold.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen von geschäumtem Kunststoff umfasst also folgende Schritte:The inventive method for producing foamed Plastic therefore comprises the following steps:
Man plastifiziert eine Menge eines Kunststoffmaterials und veranlasst dieses, mit einer im wesentlichen gleichmässigen Geschwindigkeit durch einen Kanal zu strömen; man injiziert anschliessend in den Kanal eine grosse Anzahl von aufeinanderfolgenden getrennten Blasen aus einem gegenüber dem Kunststoffmaterial inerten Gas und verhindert gleichzeitig, dass das Kunststoffmaterial zwischen dem Auftreten der Gasblasen durch die Injektionsleitung entweicht.A quantity of a plastic material is plasticized and made to do so with a substantially uniform one Speed of flowing through a canal; a large number of successive injections are then injected into the canal separate bubbles from a gas that is inert towards the plastic material and at the same time prevents the Plastic material escapes through the injection line between the occurrence of the gas bubbles.
Insbesondere ist das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen von geschäumtem Kunststoffmaterial durch folgende Schritte gekennzeichnet: Man plastifiziert eine Menge des Kunststoffmate-In particular, the method according to the invention is for manufacturing of foamed plastic material characterized by the following steps: A lot of the plastic material is plasticized
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rials und veranlasst dieses, unter einem pulsierenden Druck mit einer im wesentlichen gleichmässigen Durchschnittsgeschwindigkeit durch einen Kanal zu f Hessen;rials and causes it to do so under a pulsating pressure with an essentially uniform average speed through a canal to f Hessen;
man erzeugt in schneller Folge Druckimpulse in einer Säule eines gegenüber dem Kunststoffmaterial inerten Gases, wobei diese Säule bis in das Kunststoffroaterial hineinreicht; man wählt die Druckspitzen der Druckimpulse höher als die Druckspitzen in dem Kunststoffmaterial und man wählt ferner die Druckminima zwischen den Impulsen beträchtlich niedriger als die Druckminima in dem Kunststoffmaterial und man verhindert, dass Kunststoffmaterial aus dem Strom des Kunststoffmaterials zwischen den Druckimpulsen abfliesst, um auf diese Weise eine grosse Anzahl relativ kleiner Gasblasen in das Kunststoffmaterial einzuleiten und dadurch einen Schaum zu bilden.pressure pulses are generated in rapid succession in a column of a gas inert to the plastic material, with this column extends into the plastic raw material; man selects the pressure peaks of the pressure pulses higher than the pressure peaks in the plastic material and one also selects the Pressure minima between the pulses are considerably lower than the pressure minima in the plastic material and one prevents that plastic material flows off from the flow of plastic material between the pressure pulses in order to achieve a large number of relatively small gas bubbles in the plastic material initiate and thereby form a foam.
Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines geschäumten Kunststoffmaterials ist gemäss der Erfindung durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet:An apparatus for producing a foamed plastic material is characterized according to the invention by the combination of the following features:
Es sind Einrichtungen vorgesehen, welche einen Kanal definieren und welchen Plastifiziereinrichtungen zugeordnet sind, die dazu dienen, ein Kunststoffmaterial zu plastifizieren und dieses gleichzeitig veranlassen, durch den Kanal zu wandern;Devices are provided which define a channel and which plasticizing devices are assigned to serve to plasticize a plastic material and at the same time causing it to migrate through the canal;
es ist eine Pumpe mit positiver Verdrängung und zugeordneten Antriebseinrichtungen vorgesehen, und mit der Ansaugseite der Pumpe ist eine Quelle für ein gegenüber dem Kunststoffmaterial inertes Gas verbunden;there is a positive displacement pump and associated drive devices provided, and with the suction side of the Pump is connected to a source of a gas inert to the plastic material;
Es sind Leitungseinrichtungen mit einem Rückschlagventil vorgesehen, welche die Auslasseite der Pumpe mit dem Kanal verbinden, wobei das Rückschlagventil so eingebaut ist, dass esLine devices with a non-return valve are provided, which connect the outlet side of the pump to the channel, the non-return valve being installed so that it
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das Gas von der Pumpe zu dem Kanal hindurchtreten lässt, jedoch einen Durchtritt des plastifizierten Kunststoffmaterials in der Gegenrichtung verhindert, wobei das Fassungsvermögen der Pumpe im wesentlichen so ist, dass bei einem Arbeitshub der Pumpe eine ausreichende Gasmenge ausgestossen wird, um eine relativ kleine Anzahl von Zellen in dem geschäumten Kunststoffmaterial zu erzeugen und wobei aufgrund einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit der Pumpe eine ausreichend grosse Zahl von einzelnen Gasblasen in das Kunststoffmaterial injiziert wird, um dieses in ein geschäumtes Kunststoffmaterial umzuwandeln. Vorzugsweise ist dabei das Fassungsvermögen der Pumpe so gewählt, dass je Arbeitshub nur eine Gasblase erzeugt wird. Jedenfalls sollte die Anzahl der pro Arbeitshub erzeugten Gasblasen kleiner als zehn sein. Günstig ist es ferner, wenn das Fassungsvermögen der Leitungseinrichtungen zwischen dem Rückschlagventil und dem Kanal geringer ist als das Fassungsvermögen der Pumpe. Die Leitungseinrichtungen stehen vorzugsweise über die Innenwand des Kanals vor und reichen bis in den Strom des durch den Kanal fliessenden plastifizierten Kunststoffmaterials. Günstig ist es, wenn das innere Ende der Leitungseinrichtungen verschlossen ist und wenn diese mit mindestens einer seitlichen öffnung versehen sind. Ferner ist als Plastifiziereinrichtung vorzugsweise eine Schnecke vorgesehen, die in dem Kanal angeordnet ist und sich längs desselben erstreckt.allows the gas to pass from the pump to the channel, but a passage of the plasticized plastic material in the Prevents opposite direction, the capacity of the pump is essentially such that during a working stroke of the pump a sufficient amount of gas is expelled to remove a relatively small number of cells in the foamed plastic material to generate and with a sufficiently large number of individual gas bubbles due to a high operating speed of the pump is injected into the plastic material to turn it into to convert a foamed plastic material. The capacity of the pump is preferably chosen so that each Working stroke only a gas bubble is generated. In any case, the number of gas bubbles generated per working stroke should be less than be ten. It is also advantageous if the capacity of the line devices between the check valve and the channel is less than the capacity of the pump. The line devices are preferably above the inner wall of the channel and extend into the flow of the plasticized plastic material flowing through the channel. Cheap it is when the inner end of the line devices is closed and when this is with at least one lateral opening are provided. Furthermore, a screw, which is arranged in the channel, is preferably provided as the plasticizing device is and extends along the same.
Wenn die Leitungseinrichtungen radial bis in den Kanal hineinragen, wird beim Arbeiten mit einer Schnecke in dem betreffenden Teilstück derselben eine Aussparung für das überstehende Teilstück der Leitungseinrichtungen vorgesehen.If the line devices protrude radially into the duct, is when working with a worm in the relevant section of the same a recess for the protruding section of the management facilities provided.
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In Weiterbildung der Erfindung ist es ferner vorteilhaft, wenn Sammeleinrichtungen vorgesehen sind, die eine vorgegebene Menge eines geschäumten Materials aufnehmen können, und wenn automatisch betätigbare Einrichtungen vorgesehen sind, welche nach Ansammlung der vorgegebenen Menge den Betrieb der Plastifiziereinrichtungen und der Pumpe im wesentlichen gleichzeitig beenden. Besonders günstig ist es, wenn der Betrieb der Plastifiziereinrichtungen kurz vor der Unterbrechung des Betriebs der Pumpe beendet wird. Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Druck zwischen der Pumpe und dem Rückschlagventil im wesentlichen gleichzeitig mit dem Stillsetzen der Pumpe zumindest teilweise abgebaut wird.In a further development of the invention, it is also advantageous if collecting devices are provided which contain a predetermined amount a foamed material can accommodate, and if automatically operated devices are provided, which according to Accumulation of the specified amount essentially terminates the operation of the plasticizing devices and the pump at the same time. It is particularly favorable when the plasticizing devices are operated stops shortly before the pump stops operating. Furthermore, it has proven to be beneficial when the pressure between the pump and the check valve is substantially simultaneously with the shutdown of the Pump is at least partially dismantled.
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